基于红参提取物合成银纳米粒子及其抗菌、抗生物膜活性与机制研究

《Scientific Reports》：Enhanced anti-ESKAPE pathogen and antibiofilm activities of Korean red ginseng-derived silver nanoparticles via membrane deformation: LC/HRMS profiling and dynamic correlations

　　

摘要

红参因其多样的药理活性而广受认可，这些活性主要归因于其人参皂苷含量。本研究全程使用了一种商业加工的高丽红参提取物产品（HO3），以下简称"HO3提取物"。采用LC-HR-MS对HO3提取物进行了分析和图谱表征，以评估其人参皂苷含量。LC-HR-MS分析初步鉴定出六种主要人参皂苷，即Rh1、Rh2、Rg1、Rg2、Rg3和Rb1。随后，合成了掺入HO3提取物的银纳米粒子（AgNPs），并采用透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外-可见光谱（UV–Vis）、扫描电子显微镜（SEM）、动态光散射（DLS）、Zeta电位测量、能量色散X射线光谱（EDX）以及X射线衍射（XRD）分析对其进行了表征。所合成的AgNPs在420 nm处表现出特征吸收峰，表明纳米粒子的形成；而FTIR分析揭示了参与纳米粒子稳定化的官能团。随后对HO3提取物和HO3介导的AgNPs的抗菌和抗生物膜活性进行了评估。抗菌评估结果表明，AgNPs显著优于HO3提取物，对革兰氏阴性和革兰氏阳性病原菌均表现出更高的抑制率和更低的最低抑菌浓度（MIC）值。此外，生物膜抑制实验表明，AgNPs的抑制效果（55–75%）明显优于HO3提取物（7–16%），其中对铜绿假单胞菌的活性最高。杀菌动力学试验进一步证明，AgNPs的抗菌效果具有剂量和时间依赖性。此外，对所鉴定的主要人参皂苷针对微生物膜模型进行了分子动力学（MD）模拟，以预测其潜在抗菌机制。值得注意的是，人参皂苷Rg1和Rb1表现出最强的膜破坏效应，引起显著的双分子层变薄并降低局部膜厚度，从而支持其潜在的抗菌作用。